[发明专利]一种基于双线激光器的物体彩色三维轮廓扫描装置

说明书

本专利公开了一种基于双线激光器的物体彩色三维轮廓扫描装置。其主要包括线激光器发射模块、两相四线步进电机、载物平台、控制器、传感器以及处理程序。本发明专利提供的物体彩色轮廓扫描装置采用三角测量法，可以避免对被测物体表面造成损伤，并且可以应用于测量柔性物体。采用双线激光器投射避免了被测物体遮挡传感器的可视区域导致扫描数据的丢失问题。线激光光束垂直投射在物体表面，传感器通过处理程序可以得到一组三维测量数据，通过对多组数据的精确拼接和对线激光照射的特征区域进行像素的提取，旋转一周后可以复现物体完整的表面轮廓和重现物体表面的色彩。这尤其对文物的数据采集和保护具有重大意义。

技术领域

本发明涉及一种基于双线激光器的物体彩色三维轮廓扫描装置，特别是涉及一种数据精准、测量快速、能复现物体表面色彩的基于双线激光器的物体彩色轮廓扫描装置。

背景技术

随着计算机技术的高速发展以及生产制造要求的提高，这使得传统的测量内容和测量方式不再能够满足需要，物体的外形及外形三维数据的获取成为测量领域一个重要的研究方向。近年来，随着电子、光学、计算机技术的发展，三维数据测量技术有了广泛的应用，其应用范围主要用于精密零件的检测，逆向工程以及为游戏、娱乐系统提供大量具有极强真实感的三维彩色模型，更可用于修复破损的文物、艺术品或缺乏供应的损坏零件等以及环境地图的三维重建。利用三维重建技术复现环境地图，可以用于机器人和无人车的导航和避障。

目前，国内外己经研究出了多种三维轮廓的测量方法，获取物体三维信息的测量方式和测量设备有很多种。无论是基于三坐标测量机的接触式三维测量方法还是基于光学和非光学的非接触式三维测量方法，都只能得到物体表面的三维轮廓数据，不能复现物体表面的色彩信息，因此无法满足如文物保护过程中需要得到物体彩色信息的需求。在基于光学测量的三维测量方法中，主要用的是单个点激光模块或者是单个的线激光模块，这样在测量中常常会导致被测物体遮挡了传感器的可视区域导致扫描数据的丢失问题，从而使重构模型产生缺陷，这样就造成了数据的不精确性。

因此，需要采用一种数据精准、测量快速、能复现物体表面色彩的物体轮廓扫描技术，来得到物体的彩色轮廓信息。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种一种数据精准、测量快速、能复现物体表面色彩的基于双线激光器的物体彩色三维轮廓扫描装置。

为达上述目的，本发明提供的基于双线激光器的物体彩色三维轮廓扫描装置包括安装在装置前端的载物平台、安装在载物平台底端的两相四线步进电机、安装在装置后端的传感器、安装在传感器下方中心的控制器、安装在传感器两边对称的双线激光器发射模块及其处理程序。

控制器集成电机驱动模块和稳压模块用于控制步进电机的旋转动作和线激光器发射模块的发射动作，安装在后端竖直放置的壳体中。双线激光器发射模块用于向被测物体投射两条不重合的竖直线激光光束，对称安装于传感器两边，分别投射于被测物体中心线两边，测量中同时采集两条线激光光线测得的数据，从两部分分别进行三维轮廓的复现。处理程序采集每组测量数据，通过法向量空间均匀采样策略，利用迭代最近点算法对数据进行精确拼接。处理程序在每次线激光模块投射时采集和处理该特征区域的三位轮廓信息，当每测一个特征区域激光关闭后，传感器得到此时的图像信息，通过程序提取激光投射时的特征区域个像素点的颜色值。

本发明提供的基于双线激光器的物体彩色三维轮廓扫描装置，装置小巧，结构灵活，便于移动和装配，方便操作人员进行测量。本装置基于三角测量法，三角测量法是一种非接触式光电测量方法，可以避免对被测物体表面造成损伤，并且可以应用于测量柔性物体。同时，采用双线激光器作为主动式光源，避免了被测物体遮挡传感器的可视区域导致扫描数据的丢失问题，从而避免使重构模型产生缺陷。采用了物体表面轮廓像素的颜色提取技术，复现了物体表面的色彩，这尤其对文物的数据采集和保护具有重大意义。

附图说明

图1为本发明提供的基于双线激光器的物体彩色三维轮廓扫描装置立体图。